Park je jedna od vrsta umjetne biocenoze. Karakteristične značajke umjetne biocenoze

U prirodi su svi živi organizmi u stalnom međusobnom odnosu. Kako se zove? Biocenoza je ustaljeni skup mikroorganizama, gljiva, biljaka i životinja, koji se kroz povijest formirao u relativno homogenom životnom prostoru. Štoviše, svi ti živi organizmi povezani su ne samo jedni s drugima, već i sa svojim okolišem. Biocenoza može postojati i na kopnu i u vodi.

Podrijetlo pojma

Pojam je prvi upotrijebio slavni njemački botaničar i zoolog Karl Möbius 1877. godine. Njime je opisao ukupnost i odnose organizama koji nastanjuju određeno područje koje se naziva biotop. Biocenoza je jedan od glavnih predmeta proučavanja moderne ekologije.

Suština odnosa

Biocenoza je odnos koji je nastao na temelju biogenog ciklusa. On je taj koji to osigurava u specifičnim uvjetima. Kakva je struktura biocenoze? Ovaj dinamički i samoregulirajući sustav sastoji se od sljedećih međusobno povezanih komponenti:

Proizvođači (aftotrofi), koji su proizvođači organskih tvari iz anorganskih. Neke bakterije i biljke u procesu fotosinteze pretvaraju sunčevu energiju i sintetiziraju organsku tvar, koju konzumiraju živi organizmi, nazivaju se heterotrofi (konzumenti, razlagači). Proizvođači hvataju ugljični dioksid iz atmosfere koji ispuštaju drugi organizmi i proizvode kisik.
Potrošači, koji su glavni potrošači organskih tvari. Biljojedi jedu biljnu hranu, koja zauzvrat postaje obrok za grabežljivce mesojede. Zbog procesa probave konzumenti provode primarno mljevenje organske tvari. Ovo je početna faza njenog raspada.
Razlagači, konačno razlažući organske tvari. Odlažu otpad i leševe proizvođača i potrošača. Razlagači su bakterije i gljivice. Rezultat njihove vitalne aktivnosti su mineralne tvari, koje opet konzumiraju proizvođači.

Tako je moguće pratiti sve veze u biocenozi.

Osnovni koncepti

Svi članovi zajednice živih organizama obično se nazivaju određenim terminima koji potječu od grčkih riječi:

ukupnost biljaka na određenom području, - fitocenoza;
sve vrste životinja koje žive na istom području - zoocenoza;
svi mikroorganizmi koji žive u biocenozi - mikrobiocenoza;
gljivična zajednica – mikocenoza.

Kvantitativni pokazatelji

Najvažniji kvantitativni pokazatelji biocenoza:

biomasa, koja je ukupna masa svih živih organizama u određenim prirodnim uvjetima;
bioraznolikost, što je ukupan broj vrsta u biocenozi.

Biotop i biocenoza

U znanstvenoj literaturi često se koriste pojmovi kao što su "biotop", "biocenoza". Što oni znače i po čemu se međusobno razlikuju? Zapravo, ukupnost živih organizama uključenih u određeni ekološki sustav obično se naziva biotička zajednica. Biocenoza ima istu definiciju. Ovo je skup populacija živih organizama koji žive na određenom geografskom području. Od ostalih se razlikuje po nizu kemijskih (tlo, voda) i fizikalnih (izloženost suncu, nadmorska visina, veličina površine) pokazatelja. Dio abiotičkog okoliša koji zauzima biocenoza naziva se biotop. Dakle, oba ova pojma koriste se za opisivanje zajednica živih organizama. Drugim riječima, biotop i biocenoza su praktički ista stvar.

Struktura

Postoji nekoliko vrsta struktura biocenoze. Svi ga karakteriziraju prema različitim kriterijima. To uključuje:

Prostorna struktura biocenoze, koja je podijeljena u 2 vrste: horizontalna (mozaik) i vertikalna (slojevita). Karakterizira uvjete života živih organizama u određenim prirodnim uvjetima.
Struktura vrsta biocenoze, koja je odgovorna za određenu raznolikost biotopa. To je skup svih populacija koje su dio njega.
Trofička struktura biocenoze.

Mozaik i slojevito

Prostorna struktura biocenoze određena je položajem živih organizama različitih vrsta jedni prema drugima u vodoravnom i okomitom smjeru. Raslojavanjem se osigurava najcjelovitije korištenje okoliša i ravnomjeran raspored vrsta po vertikali. Zahvaljujući tome postiže se njihova maksimalna produktivnost. Dakle, u svim šumama razlikuju se sljedeći slojevi:

tlo (mahovine, lišajevi);
travnati;
grmolik;
drvenast, uključujući stabla prve i druge veličine.

Odgovarajući raspored životinja postavljen je na slojeve. Zbog vertikalne strukture biocenoze, biljke najpotpunije koriste svjetlosni tok. Dakle, drveće koje voli svjetlost raste u gornjim slojevima, a drveće otporno na sjenu raste u donjim. U tlu se također razlikuju različiti horizonti, ovisno o stupnju zasićenosti korijenjem.

Pod utjecajem vegetacije biocenoza šume stvara svoj mikrookoliš. U njemu se opaža ne samo povećanje temperature, već i promjena plinskog sastava zraka. Takve transformacije mikrookoliša pogoduju formiranju i raslojavanju faune, uključujući kukce, životinje i ptice.

Prostorna struktura biocenoze također ima mozaičnu strukturu. Ovaj pojam odnosi se na horizontalnu varijabilnost flore i faune. Mozaičnost područja ovisi o raznolikosti vrsta i njihovom kvantitativnom odnosu. Također je pod utjecajem tla i krajobraznih uvjeta. Često osoba stvara umjetni mozaik, siječe šume, isušuje močvare itd. Zbog toga se na tim teritorijima formiraju nove zajednice.

Mozaik je svojstven gotovo svim fitocenozama. Unutar njih razlikuju se sljedeće strukturne jedinice:

Konzorciji, koji su skup vrsta ujedinjenih topičkim i trofičkim vezama i ovise o jezgri ove skupine (središnji član). Najčešće je njegova osnova biljka, a komponente su mikroorganizmi, insekti, životinje.
Sinuzije, koje su skupina vrsta u fitocenozi koje pripadaju bliskim oblicima života.
Parcele, koje predstavljaju strukturni dio horizontalnog dijela biocenoze, koji se razlikuje od svojih ostalih komponenti po svom sastavu i svojstvima.

Prostorna struktura zajednice

Dobar primjer za razumijevanje vertikalne slojevitosti kod živih bića su kukci. Među njima postoje takvi predstavnici:

stanovnici tla - geobias;
stanovnici površinskog sloja zemlje - herpetobija;
briobia koja živi u mahovinama;
nalazi se u herbagu filobije;
žive na drveću i grmlju aerobia.

Horizontalna struktura uzrokovana je nizom različitih razloga:

abiogenog mozaika, koji uključuje čimbenike nežive prirode, kao što su organski i anorganske tvari, klima;
fitogeni, povezani s rastom biljnih organizama;
eolsko-fitogeni, koji je mozaik abiotskih i fitogenih čimbenika;
biogeni, povezani prvenstveno sa životinjama koje mogu kopati tlo.

Vrsta vrste biocenoze

Broj vrsta u biotopu izravno ovisi o stabilnosti klime, vremenu postojanja i produktivnosti biocenoze. Tako će, na primjer, u tropskoj šumi takva struktura biti mnogo šira nego u pustinji. Svi se biotopi međusobno razlikuju po broju vrsta koje ih nastanjuju. Najbrojnije biogeocenoze nazivaju se dominantnim. U nekima od njih jednostavno je nemoguće utvrditi točan broj živih bića. U pravilu, znanstvenici određuju broj različitih vrsta koncentriranih na određenom području. Ovaj pokazatelj karakterizira bogatstvo vrsta biotopa.

Ova struktura omogućuje određivanje kvalitativnog sastava biocenoze. Usporedbom teritorija istog područja utvrđuje se bogatstvo vrsta biotopa. U znanosti postoji takozvani Gauseov princip (kompetitivno isključenje). Sukladno tome, vjeruje se da ako u homogenom okruženju postoje 2 vrste sličnih živih organizama zajedno, onda kada stalni uvjeti jedan od njih postupno će zamijeniti drugi. Istovremeno imaju natjecateljski odnos.

Struktura vrsta biocenoze uključuje 2 koncepta: "bogatstvo" i "raznolikost". Međusobno se ponešto razlikuju. Dakle, bogatstvo vrsta je ukupan skup vrsta koje žive u zajednici. Izražava se popisom svih predstavnika različitih skupina živih organizama. Raznolikost vrsta pokazatelj je koji karakterizira ne samo sastav biocenoze, već i kvantitativne odnose između njezinih predstavnika.

Znanstvenici razlikuju siromašne i bogate biotope. Ove vrste biocenoza međusobno se razlikuju po broju predstavnika zajednica. Važnu ulogu u tome ima starost biotopa. Dakle, mlade zajednice koje su se formirale relativno nedavno uključuju mali skup vrsta. Svake godine broj živih bića u njemu može se povećati. Najsiromašniji su biotopi koje je stvorio čovjek (vrtovi, voćnjaci, polja).

Trofička struktura

Međudjelovanje različitih organizama koji imaju svoje specifično mjesto u kruženju bioloških tvari naziva se trofička struktura biocenoze. Sastoji se od sljedećih komponenti:

Značajke biocenoza

Populacije i biocenoze su predmet pomnog proučavanja. Tako su znanstvenici otkrili da se većina vodenih i gotovo svi kopneni biotopi sastoje od mikroorganizama, biljaka i životinja. Utvrdili su sljedeću značajku: što je veća razlika u dvije susjedne biocenoze, to su heterogeniji uvjeti na njihovim granicama. Također je utvrđeno da brojnost određene skupine organizama u biotopu uvelike ovisi o njihovoj veličini. Drugim riječima, što je jedinka manja, to je brojnost ove vrste veća. Također je utvrđeno da skupine živih bića različitih veličina žive u biotopu na različitim skalama vremena i prostora. Dakle, životni ciklus nekih jednostaničnih organizama odvija se u roku od jednog sata, a velika životinja - u roku od desetljeća.

Broj vrsta

U svakom biotopu razlikuje se skupina glavnih vrsta, najbrojnija u svakom razredu veličine. Upravo su veze među njima odlučujuće za normalan život biocenoze. One vrste koje prevladavaju brojnošću i produktivnošću smatraju se dominantnima ove zajednice. Oni njime dominiraju i jezgra su ovog biotopa. Primjer je trava plava trava, koja zauzima najveću površinu na pašnjaku. Ona je glavni producent ove zajednice. U najbogatijim biocenozama gotovo uvijek su sve vrste živih organizama malobrojne. Dakle, čak iu tropima, nekoliko identičnih stabala rijetko se nalazi na jednom malom području. Budući da se takvi biotopi odlikuju visokom stabilnošću, izbijanja masovne reprodukcije nekih predstavnika flore ili faune u njima su rijetka.

Svi tipovi zajednica čine njegovu biološku raznolikost. Biotop ima određene principe. U pravilu se sastoji od nekoliko glavnih vrsta, koje karakterizira velika brojnost i veliki broj rijetke vrste karakterizirane malim brojem svojih predstavnika. Ta je bioraznolikost osnova za ravnotežno stanje pojedinog ekosustava i njegovu održivost. Zahvaljujući njemu dolazi do zatvorenog ciklusa biogena u biotopu ( hranjivim tvarima).

Umjetne biocenoze

Biotopi se formiraju ne samo prirodno. U svom životu ljudi su odavno naučili stvarati zajednice sa svojstvima koja su nam korisna. Primjeri biocenoza koje je stvorio čovjek:

umjetni kanali, rezervoari, ribnjaci;
pašnjaci i polja za usjeve;
isušene močvare;
obnovljivi vrtovi, parkovi i šumarci;
poljozaštitne šumske plantaže.

Nastanjuju relativno homogen životni prostor (određeni komad kopna ili akvatorij), a povezani su međusobno i svojim okolišem. Biocenoze su nastale na temelju biogeni ciklus te ga osigurati u specifičnim prirodnim uvjetima. Biocenoza je dinamički sustav sposoban za samoregulaciju, čije su komponente (proizvođači, potrošači, razlagači) međusobno povezane. Jedan od glavnih objekata ekoloških istraživanja. Najvažniji kvantitativni pokazatelji biocenoza su biološka raznolikost(ukupan broj vrsta u njoj) i biomasa (ukupna masa svih vrsta živih organizama u određenoj biocenozi).

Vrste biocenoza: 1) prirodne (rijeka, jezero, livada itd.) 2) umjetne (jezerce, vrt itd.)

Postoje 2 vrste (vrste) biocenoze: prirodne i umjetne ( vidi slajd 3). Pokušajte utvrditi koja je razlika između ovih biocenoza. Navedite primjere.

Prirodna biocenoza je onaj koji je stvorila priroda. Na primjer, jezero, šuma.

Umjetna biocenoza je onaj koji je stvorio čovjek. Na primjer, vrt, povrtnjak.

Prirodne biocenoze.

Sastav stanovništva u svakoj od njih nije slučajan, on ovisi o uvjetima datog područja i njima je prilagođen. Biocenoze mogu biti bogate vrstama i siromašne, na primjer: u tundri je siromašan sastav vrsta, a u tropske šume- bogat.

Što je veći broj vrsta, to je biocenoza otpornija na razne zahvate.

Stabilnost biocenoza određena je i njihovom slojevitošću – prostornom i vremenskom.

Što mislite što ti pojmovi znače?

Slojevi - podovi.

Prostorni – smješteni u prostoru (trostruka dimenzija).

Vremenski - lociran u vremenu (promjene tijekom vremena)

Prostorna slojevitost karakteristična je i za životinje i za biljke. Svakim slojem gospodare jedinke vlastite vrste, ali to ne sprječava različite životinje da budu u drugim slojevima. Međutim, glavne faze životinjskog života odvijaju se u određenim razinama. Na primjer, ptičja gnijezda nalaze se u nekim razinama, dok se u drugima može tražiti hrana.

Do privremenog naslojavanja dolazi u vezi s prehrambenim navikama, izgradnjom gnijezda i kućica te razmnožavanjem. Na primjer, vrijeme dolaska ptica ovisi o dostupnosti hrane. Osim toga, u slučajevima dugotrajnog hladnog vremena, ptice dugo ne počinju graditi gnijezda i polagati jaja.

U prirodnim biocenozama sastav vrsta je dugo očuvan, a između različitih vrsta uspostavljaju se određeni odnosi. Organizmi se razlikuju kao proizvođači, potrošači i razlagači. Pokušajte definirati pojam "proizvođači"

Proizvođači - oni koji proizvode (proizvode) nešto.

Što mislite koji bi organizmi mogli biti proizvođači?

Biljke, jer proizvode kisik i organske tvari.

Biljke koje proizvode organske tvari iz anorganskih nazivamo proizvođačima.

Ako su proizvođači organizmi koji proizvode tvar, tko su onda potrošači?

Konzumenti su oni organizmi koji konzumiraju neku tvar.

Životinje biljojedi koje stvaraju organske tvari, ali životinjskog podrijetla, nazivaju se potrošačima reda.

Dakle, saznali smo tko su proizvođači i potrošači. Razmislite i recite tko su razlagači i kakvu bi ulogu trebali imati?

Razlagači su organizmi koji prerađuju ostatke uginulih životinja i biljaka.

Razlagači su organizmi koji se hrane ostacima mrtvih biljaka i životinja. To uključuje bakterije, gljivice i neke životinje poput crva.

U prirodnoj biocenozi dolazi do samoregulacije broja jedinki svake skupine.

Što mislite koje će značajke imati umjetna biocenoza?

Tamo će rasti samo ono što je čovjek posadio, živjet će samo nekoliko vrsta životinja.

Umjetne biocenoze

Poljoprivreda je dovela do uništavanja prirodnih i stvaranja umjetnih biocenoza (agrobiocenoza). Uzgoj biljaka iste vrste na velikim površinama, na primjer, krumpira, pšenice, doveo je do oštrog smanjenja veza između vrsta. Agrobiocenoza nije baš stabilna, jer nema slojevitosti (i vremenske i prostorne).

Kultivirane biljke čine specifičan sastav stanovnika životinjskog svijeta u kojem prevladavaju biljojedi, uglavnom štetnici. Sve jedinke karakterizira dobra prilagodljivost brzoj promjeni vegetacije, svejedi.

Za borbu protiv njih, osoba koristi razne metode, koristi pesticide, pritom zagađujući okoliš, uništavajući uz štetne i korisne životinje. Za održavanje stabilnosti umjetnih biocenoza potrebni su veliki financijski troškovi.

Na primjer, razmotrite biocenozu rezervoara .

Proizvođači su ovdje sve vrste biljaka, koje se u većini slučajeva nalaze u gornjim slojevima. Mikroskopske alge tvore fitoplankton.

Konzumenti prvog reda su mikroskopske životinje koje tvore zooplankton, koje se hrane fitoplanktonom i izravno ovise o njegovom razvoju.

Konzumenti drugog reda - ribe koje se hrane rakovima i kukcima.

Konzumenti drugog reda su grabežljive ribe.

Konzumenti mogu živjeti na različitim dubinama, uključujući i dno.

Ostaci vitalne aktivnosti svih organizama tonu na dno i postaju hrana za razlagače, razlažući ih na anorganske tvari.

U procesu svakodnevnog života, ne primjećuje svatko svoju interakciju s različitim ljudima.Jureći na posao, malo je vjerojatno da će itko, osim možda profesionalnog ekologa ili biologa, obratiti posebnu pozornost na činjenicu da je prešao trg ili park. Pa prošlo i prošlo, pa što? Ali ovo je već biocenoza. Svatko od nas može se sjetiti primjera takve nevoljne, ali stalne interakcije s ekosustavima, ako samo razmislimo o tome. Pokušat ćemo detaljnije razmotriti pitanje što su biocenoze, što su i o čemu ovise.

Što je biocenoza?

Najvjerojatnije se malo ljudi sjeća da su u školi proučavali biocenoze. Sedmi razred, kada se ova tema uči na biologiji, ostao je daleko u prošlosti, a pamte se sasvim drugi događaji. Prisjetite se što je biocenoza. Ova riječ nastala je spajanjem dviju latinskih riječi: "bios" - život i "cenosis" - uobičajeno. Ovaj pojam označava skup mikroorganizama, gljiva, biljaka i životinja koji žive na istom teritoriju, međusobno su povezani i međusobno djeluju.

Svaka biološka zajednica uključuje sljedeće komponente biocenoze:

mikroorganizmi (mikrobiocenoza);
vegetacija (fitocenoza);
životinje (zoocenoza).

Svaka od ovih komponenti ima važnu ulogu i mogu je predstavljati jedinke različitih vrsta. No treba napomenuti da je fitocenoza vodeća komponenta koja determinira mikrobiocenozu i zoocenozu.

Kada se pojavio ovaj koncept?

Koncept "biocenoze" predložio je njemački hidrobiolog Möbius krajem 19. stoljeća, kada je proučavao staništa kamenica u Sjevernom moru. Tijekom studije otkrio je da te životinje mogu živjeti samo u strogo određenim uvjetima, koje karakteriziraju dubina, brzina struje, salinitet i temperatura vode. Osim toga, Möbius je primijetio da na istom području zajedno s kamenicama žive strogo određene vrste morskih biljaka i životinja. Na temelju dobivenih podataka, 1937. godine znanstvenik je uveo koncept koji razmatramo kako bi označio udruživanje skupina živih organizama koji žive i koegzistiraju na istom teritoriju, zbog povijesni razvoj vrste i dugo Suvremeni koncept "biocenoze" biologija i ekologija tumače malo drugačije.

Klasifikacija

Danas postoji nekoliko znakova prema kojima se biocenoze mogu klasificirati. Primjeri klasifikacije na temelju veličine:

makrobiocenoza (more, planine, oceani);
mezobiocenoza (močvara, šuma, polje);
mikrobiocenoza (cvijet, stari panj, list).

Također, biocenoze se mogu klasificirati ovisno o staništu. Sljedeće tri vrste prepoznate su kao glavne:

pomorski;
slatkovodni;
tlo.

Svaki od njih može se podijeliti na podređene, manje i lokalne skupine. Tako se morske biocenoze mogu podijeliti na bentoske, pelagičke, šelfske i druge. Slatkovodne biološke zajednice su rijeke, močvare i jezera. Kopnene biocenoze uključuju obalne i kopnene, planinske i ravničarske podtipove.

Najjednostavnija klasifikacija bioloških zajednica je njihova podjela na prirodne i umjetne biocenoze. Među prvima postoje primarni, nastali bez utjecaja čovjeka, kao i sekundarni, koji su doživjeli promjenu zbog utjecaja prirodnih elemenata ili djelovanja ljudske civilizacije. Pogledajmo pobliže njihove karakteristike.

Prirodne biološke zajednice

Prirodne biocenoze su zajednice živih bića koje je stvorila sama priroda. Takve zajednice su prirodni sustavi koji se formiraju, razvijaju i funkcioniraju prema svojim posebnim zakonima. Njemački ekolog W. Tischler identificirao je sljedeće značajke koje karakteriziraju takve formacije:

1. Zajednice proizlaze iz gotovih elemenata koji mogu djelovati kao predstavnici određene vrste, kao i cijeli kompleksi.

2. Pojedini dijelovi zajednice mogu biti zamjenjivi. Tako se jedna vrsta može istisnuti i potpuno zamijeniti drugom koja ima slične zahtjeve za uvjete postojanja, bez negativnih posljedica za cijeli sustav.

3. Zbog činjenice da interesi za biocenozu razne vrste su suprotne, onda se cijeli nadorganizmski sustav temelji i postoji zahvaljujući ravnoteži suprotno usmjerenih sila.

Osim toga, u biološkim zajednicama postoje edifikatori, odnosno životinjske ili biljne vrste koje stvaraju potrebne uvjete za život drugih bića. Tako je, na primjer, u stepskim biocenozama perna trava najsnažniji edifikator.

Za procjenu uloge pojedine vrste u strukturi biološke zajednice koriste se pokazatelji temeljeni na kvantitativnom obračunu, kao što su brojnost, učestalost pojavljivanja, Shannonov indeks raznolikosti i zasićenost vrstama.

Biocenoza (od grčkog bios - život, koinos - opći) je organizirana skupina međusobno povezanih populacija biljaka, životinja, gljiva i mikroorganizama koji žive zajedno u istim uvjetima okoliša.

Koncept "biocenoze" predložio je 1877. njemački zoolog K. Möbius. Mobius je, proučavajući kamenice, došao do zaključka da je svaka od njih zajednica živih bića, čiji su svi članovi u bliskom odnosu. Biocenoza je proizvod prirodne selekcije. Njegov opstanak, stabilno postojanje u vremenu i prostoru ovisi o prirodi interakcije sastavnih populacija i moguće je samo uz obvezno primanje energije zračenja Sunca izvana.

Svaka biocenoza ima određenu strukturu, sastav vrsta i teritorij; karakterizira ga određena organizacija prehrambenih odnosa i određeni tip metabolizma

No nijedna se biocenoza ne može razviti sama od sebe, izvan i neovisno o okolišu. Zbog toga u prirodi nastaju određeni kompleksi, nakupine živih i neživih komponenti. Složene interakcije njihovih pojedinačnih dijelova podupiru se na temelju svestrane međusobne usklađenosti.

Prostor s više ili manje homogenim uvjetima, nastanjen jednom ili drugom zajednicom organizama (biocenoza), naziva se biotop.

Drugim riječima, biotop je mjesto postojanja, stanište, biocenoza. Stoga se biocenoza može smatrati povijesno uspostavljenim kompleksom organizama, karakterističnim za određeni biotop.

Svaka biocenoza čini dijalektičko jedinstvo s biotopom, biološkim makrosustavom još višeg ranga - biogeocenozom. Pojam "biogeocenoza" predložio je 1940. V. N. Sukachev. Praktički je identičan terminu "ekosustav" koji se široko koristi u inozemstvu, a koji je 1935. predložio A. Tensley. Postoji mišljenje da pojam "biogeocenoza" u mnogo većoj mjeri odražava strukturne karakteristike proučavanog makrosustava, dok pojam "ekosustava" prvenstveno uključuje njegovu funkcionalnu suštinu. Zapravo, nema razlike između ovih pojmova. Bez sumnje, V. N. Sukachev, formulirajući koncept "biogeocenoze", kombinirao je u njemu ne samo strukturni, već i funkcionalni značaj makrosustava. Prema V. N. Sukachevu, biogeocenoza- ovo je skup homogenih prirodnih pojava na poznatom dijelu Zemljine površine- atmosfera, stijene, hidrološke prilike, vegetacija, fauna, svijet mikroorganizama i tlo. Taj se skup odlikuje specifičnostima međudjelovanja njegovih sastavnica, njihovom posebnom građom i određenom vrstom izmjene tvari i energije između sebe i s drugim prirodnim pojavama.

Biogeocenoze mogu biti različitih veličina. Osim toga, vrlo su složeni – ponekad je teško uzeti u obzir sve elemente, sve poveznice u njima. To su, na primjer, takve prirodne skupine kao što su šuma, jezero, livada itd. Primjer relativno jednostavne i jasne biogeocenoze može biti mali rezervoar, ribnjak. Njegove nežive komponente uključuju vodu, tvari otopljene u njoj (kisik, ugljični dioksid, soli, organski spojevi) i tlo - dno rezervoara, koje također sadrži veliki broj različitih tvari. Žive komponente akumulacije dijele se na proizvođače primarnih produkata - producente (zelene biljke), konzumente - konzumente (primarne - biljojedi, sekundarne - mesojedi itd.) i razlagače - destruktore (mikroorganizmi), koji razgrađuju organske spojeve na anorganske . Svaka biogeocenoza, bez obzira na veličinu i složenost, sastoji se od ovih glavnih karika: proizvođača, potrošača, razarača i komponenti nežive prirode, kao i mnogih drugih karika. Između njih nastaju veze raznih redova - paralelne i isprepletene, zamršene i isprepletene itd.

Općenito, biogeocenoza predstavlja unutarnje kontradiktorno dijalektičko jedinstvo koje je u stalnom kretanju i promjeni. "Biogeocenoza nije zbroj biocenoze i okoliša", ističe N.V. Dylis, "već holistički i kvalitativno izolirani fenomen prirode, koji djeluje i razvija se prema vlastitim zakonima, čija je osnova metabolizam njegovih komponenti."

Žive komponente biogeocenoze, odnosno uravnotežene životinjske i biljne zajednice (biocenoze), najviši su oblik postojanja organizama. Karakterizira ih relativno stabilan sastav faune i flore i tipičan sklop živih organizama koji zadržavaju svoje glavne značajke u vremenu i prostoru. Stabilnost biogeocenoza podupire samoregulacija, odnosno svi elementi sustava postoje zajedno, nikad se potpuno ne uništavajući, već samo ograničavajući broj jedinki svake vrste do određene granice. Zato su se povijesno razvili takvi odnosi između vrsta životinja, biljaka i mikroorganizama koji osiguravaju razvoj i održavaju njihovu reprodukciju na određenoj razini. Prenaseljenost jedne od njih može iz nekog razloga nastati kao izbijanje masovnog razmnožavanja, a tada se uspostavljeni omjer među vrstama privremeno poremeti.

Kako bi se pojednostavilo proučavanje biocenoze, može se uvjetno podijeliti na zasebne komponente: fitocenoza - vegetacija, zoocenoza - divljač, mikrobiocenoza - mikroorganizmi. Ali takva fragmentacija dovodi do umjetnog i zapravo netočnog odvajanja od jedinstvenog prirodnog kompleksa skupina koje ne mogu postojati neovisno. Ni u jednom staništu ne može postojati dinamički sustav koji bi se sastojao samo od biljaka ili samo od životinja. Biocenoze, fitocenoze i zoocenoze moraju se promatrati kao biološke jedinice različitih tipova i stadija. Ovaj pogled objektivno odražava stvarno stanje u suvremenoj ekologiji.

U uvjetima znanstvenog i tehnološkog napretka ljudska aktivnost transformira prirodne biogeocenoze (šume, stepe). Zamjenjuju ih usjevi i sadnje kultivirane biljke. Tako nastaju posebne sekundarne agrobiogeocenoze, ili agrocenoze, čiji se broj na Zemlji stalno povećava. Agrocenoze nisu samo poljoprivredna polja, već i zaštićeni pojasevi, pašnjaci, umjetno obnovljene šume na čistinama i zgarištima, ribnjaci i akumulacije, kanali i isušene močvare. Agrobiocenoze u svojoj strukturi karakterizira mali broj vrsta, ali njihova velika brojnost. Iako postoje mnoge specifičnosti u strukturi i energiji prirodnih i umjetnih biocenoza, među njima nema oštrih razlika. U prirodnoj biogeocenozi kvantitativni omjer jedinki različitih vrsta međusobno je ovisan, budući da ima mehanizme koji reguliraju taj omjer. Kao rezultat, u takvim biogeocenozama uspostavlja se stabilno stanje, održavajući najpovoljnije kvantitativne omjere svojih sastavnih komponenti. U umjetnim agrocenozama nema takvih mehanizama, tamo se osoba u potpunosti pobrinula za racionalizaciju odnosa između vrsta. Mnogo se pažnje posvećuje proučavanju strukture i dinamike agrocenoza, jer u doglednoj budućnosti praktički neće biti primarnih, prirodnih, biogeocenoza.

Trofička struktura biocenoze

Glavna funkcija biocenoza - održavanje kruženja tvari u biosferi - temelji se na prehrambenim odnosima vrsta. Na temelju toga organske tvari koje sintetiziraju autotrofni organizmi prolaze višestruke kemijske transformacije i na kraju se vraćaju u okoliš u obliku anorganskih otpadnih produkata, koji se ponovno uključuju u ciklus. Stoga, uz svu raznolikost vrsta koje čine različite zajednice, svaka biocenoza nužno uključuje predstavnike sve tri glavne ekološke skupine organizama - proizvođači, potrošači i razlagači . Cjelovitost trofičke strukture biocenoza je aksiom biocenologije.

Skupine organizama i njihovi odnosi u biocenozama

Prema sudjelovanju u biogenom kruženju tvari u biocenozama razlikuju se tri skupine organizama:

1) Proizvođači(proizvođači) – autotrofni organizmi koji stvaraju organske tvari od anorganskih. Glavni proizvođači u svim biocenozama su zelene biljke. Aktivnost proizvođača određuje početnu akumulaciju organskih tvari u biocenozi;

Potrošačijanarudžba.

Ovu trofičku razinu čine izravni potrošači primarne proizvodnje. U najtipičnijim slučajevima, kada potonje stvaraju fotoautotrofi, radi se o biljojedima. (fitofagi). Vrste i ekološki oblici koji predstavljaju ovu razinu vrlo su raznoliki i prilagođeni prehrani. različiti tipovi biljna hrana. Zbog činjenice da su biljke obično pričvršćene za podlogu, a njihova tkiva su često vrlo jaka, mnogi su fitofagi razvili usni aparat za grickanje i razne prilagodbe za mljevenje i mljevenje hrane. To su zubni sustavi tipa grizanja i brušenja kod raznih sisavaca biljojeda, mišićavi želudac ptica, koji je posebno dobro izražen kod zrnojeda i dr. n. Kombinacija ovih struktura određuje mogućnost mljevenja čvrste hrane. Aparat za grickanje usta karakterističan je za mnoge insekte itd.

Neke su životinje prilagođene hraniti se biljnim sokovima ili cvjetnim nektarom. Ova namirnica je bogata visokokaloričnim, lako probavljivim tvarima. Usni aparat vrsta koje se hrane na ovaj način uređen je u obliku cjevčice, pomoću koje se upija tekuća hrana.

Prilagodbe na ishranu biljaka nalaze se i na fiziološkoj razini. Osobito su izraženi kod životinja koje se hrane grubim tkivima vegetativnih dijelova biljaka koji sadrže veliku količinu vlakana. Celulolitički enzimi se ne proizvode u tijelu većine životinja, a razgradnju vlakana obavljaju simbiotske bakterije (i neke protozoe crijevnog trakta).

Potrošači dijelom koriste hranu za potporu životnim procesima (“troškovi disanja”), a dijelom na temelju nje izgrađuju vlastito tijelo te tako provode prvu, temeljnu fazu u transformaciji organske tvari koju sintetiziraju proizvođači. Proces stvaranja i akumulacije biomase na razini potrošača označava se kao , sekundarni proizvodi.

PotrošačiIInarudžba.

Ova razina kombinira životinje s mesožderskom vrstom hrane. (zoofagi). Obično se u ovu skupinu ubrajaju svi predatori, budući da njihove specifičnosti praktički ne ovise o tome je li plijen fitofag ili mesožder. No, strogo govoreći, samo grabežljivce koji se hrane biljojedima i, prema tome, predstavljaju drugu fazu transformacije organske tvari u hranidbenim lancima, treba smatrati potrošačima drugog reda. Kemikalije koje čine tkiva životinjskog organizma prilično su homogene, tako da transformacija tijekom prijelaza s jedne razine potrošača na drugu nije tako temeljna kao transformacija biljnih tkiva u životinjska.

Pažljivijim pristupom razinu potrošača drugog reda treba podijeliti na podrazine prema smjeru toka tvari i energije. Na primjer, u trofičkom lancu "žitarice - skakavci - žabe - zmije - orlovi", žabe, zmije i orlovi čine uzastopne podrazine potrošača drugog reda.

Zoofage karakteriziraju njihove specifične prilagodbe prirodi njihove prehrane. Na primjer, njihovi su usni aparati često prilagođeni za hvatanje i držanje živog plijena. Kada se hrane životinjama koje imaju guste zaštitne pokrove, razvijaju se prilagodbe za njihovo uništavanje.

Na fiziološkoj razini prilagodbe zoofaga izražavaju se prvenstveno u specifičnosti djelovanja enzima "podešenih" na probavu hrane životinjskog podrijetla.

PotrošačiIIInarudžba.

Najvažniji u biocenozama su trofički odnosi. Na temelju tih veza organizama u svakoj biocenozi razlikuju se tzv. hranidbeni lanci koji nastaju kao rezultat složenih prehrambenih odnosa između biljnih i životinjskih organizama. Prehrambeni lanci ujedinjuju izravno ili neizravno veliku skupinu organizama u jedan kompleks, međusobno povezan odnosima: hrana - potrošač. Lanac ishrane obično se sastoji od nekoliko karika. Organizmi sljedeće karike jedu organizme prethodne karike i tako se vrši lančani prijenos energije i materije, koji je u osnovi ciklusa tvari u prirodi. Svakim prijenosom od veze do veze, veliki dio (do 80 - 90%) potencijalne energije se gubi, rasipajući se u obliku topline. Zbog toga je broj karika (vrsta) u hranidbenom lancu ograničen i obično ne prelazi 4-5.

Shematski dijagram hranidbenog lanca prikazan je na sl. 2.

Ovdje se hranidbeni lanac temelji na vrstama – proizvođačima – autotrofnim organizmima, uglavnom zelenim biljkama koje sintetiziraju organsku tvar (svoja tijela grade od vode, anorganskih soli i ugljičnog dioksida, asimilirajući energiju sunčevog zračenja), kao i sumpor, vodik. i druge bakterije koje koriste organsku tvar za sintezu tvari energetsku oksidaciju kemikalija. Sljedeće karike u hranidbenom lancu zauzimaju potrošačke vrste - heterotrofni organizmi koji konzumiraju organsku tvar. Primarni potrošači su biljojedi koji se hrane travom, sjemenkama, plodovima, podzemnim dijelovima biljaka - korijenjem, gomoljima, lukovicama pa čak i drvom (neki kukci). Sekundarni potrošači uključuju mesojede. Mesojedi su pak podijeljeni u dvije skupine: hrane se masovnim malim plijenom i aktivnim grabežljivcima, često napadajući plijen veći od samog grabežljivca. Istovremeno, i biljojedi i mesojedi imaju mješovitu prehranu. Na primjer, čak i uz obilje sisavaca i ptica, kune i samurovci također jedu voće, sjemenke i pinjole, a biljojedi konzumiraju određenu količinu hrane životinjskog podrijetla, čime dobivaju potrebne esencijalne aminokiseline životinjskog podrijetla. Počevši od razine proizvođača, postoje dva nova načina korištenja energije. Prvo, koriste ga biljojedi (fitofagi), koji izravno jedu živa tkiva biljaka; drugo, konzumiraju saprofage u obliku već mrtvih tkiva (na primjer, tijekom razgradnje šumskog otpada). Organizmi koji se nazivaju saprofazi, uglavnom gljive i bakterije, potrebnu energiju dobivaju razgradnjom mrtve organske tvari. U skladu s tim postoje dvije vrste hranidbenih lanaca: lanci prehrane i lanci razgradnje, sl. 3.

Treba naglasiti da hranidbeni lanci razgradnje nisu manje važni od lanaca ispaše. Na kopnu ti lanci počinju mrtvom organskom tvari (lišće, kora, grane), u vodi - mrtve alge, fekalne tvari i drugi organski ostaci. Organske ostatke mogu potpuno konzumirati bakterije, gljivice i male životinje – saprofagi; u tom slučaju dolazi do oslobađanja plina i topline.

Svaka biocenoza obično ima nekoliko hranidbenih lanaca koji se u većini slučajeva teško isprepliću.

Kvantitativne karakteristike biocenoze: biomasa, biološka produktivnost.

Biomasa i produktivnost biocenoze

Količina žive tvari svih skupina biljnih i životinjskih organizama naziva se biomasa. Stopa proizvodnje biomase karakterizirana je produktivnošću biocenoze. Razlikuju se primarna produktivnost - biljna biomasa nastala u jedinici vremena tijekom fotosinteze, i sekundarna - biomasa koju proizvode životinje (konzumenti) koje troše primarne proizvode. Sekundarna proizvodnja nastaje kao rezultat korištenja energije pohranjene u autotrofima od strane heterotrofnih organizama.

Produktivnost se obično izražava godišnjom masom u suhoj tvari po jedinici površine ili volumena, što značajno varira u različitim biljnim zajednicama. Na primjer, 1 hektar borove šume proizvodi 6,5 tona biomase godišnje, a plantaža šećerne trske - 34-78 tona Općenito, primarna produktivnost svjetskih šuma najveća je u usporedbi s drugim formacijama. Biocenoza je povijesno nastao kompleks organizama i dio je općenitijeg prirodnog kompleksa – ekosustava.

Pravilo ekoloških piramida.

Sve vrste koje čine hranidbeni lanac preživljavaju od organske tvari koju stvaraju zelene biljke. Istodobno, postoji važna zakonitost povezana s učinkovitošću korištenja i pretvorbe energije u procesu prehrane. Njegova suština je sljedeća.

Samo oko 0,1% energije primljene od Sunca vezano je u procesu fotosinteze. Međutim, zahvaljujući ovoj energiji može se sintetizirati nekoliko tisuća grama suhe organske tvari po 1 m 2 godišnje. Više od polovice energije povezane s fotosintezom odmah se troši u procesu disanja samih biljaka. Drugi dio prenosi se nizom organizama duž prehrambenih lanaca. Ali kada životinje jedu biljke, većina energije sadržane u hrani troši se na različite životne procese, pretvarajući se u toplinu i rasipajući. Samo 5 - 20% energije hrane prelazi u novoizgrađenu tvar životinjskog tijela. Količina biljne tvari koja služi kao osnova hranidbenog lanca uvijek je nekoliko puta veća od ukupne mase biljojeda, a smanjuje se i masa svake sljedeće karike u hranidbenom lancu. Ovo vrlo važno pravilo zove se pravilo ekološke piramide. Ekološka piramida, koja je hranidbeni lanac: žitarice - skakavci - žabe - zmije - orao prikazana je na sl. 6.

Visina piramide odgovara duljini hranidbenog lanca.

Prijelaz biomase s donje trofičke razine na gornju povezan je s gubitkom tvari i energije. U prosjeku se vjeruje da samo oko 10% biomase i energije povezane s njom prelazi sa svake razine na drugu. Zbog toga se ukupna biomasa, proizvodnja i energija, a često i broj jedinki progresivno smanjuju kako se čovjek uspinje na trofičke razine. Tu je pravilnost formulirao Ch. Elton (Ch. Elton, 1927.) kao pravilo ekološke piramide (slika 4) i djeluje kao glavni limitator duljine hranidbenih lanaca.

Ukupnost živih bića uključenih u ekološki sustav naziva se biotička zajednica ili biocenoza. Posljedično, biocenoza- skup populacija svih vrsta živih organizama koje nastanjuju određeno zemljopisno područje koje se razlikuje od susjednih područja po kemijski sastav tla, vode, kao i niz fizikalnih pokazatelja (nadmorska visina, sunčevo zračenje i dr.). To se odnosi na ukupnost živih bića - biljaka, životinja, mikroorganizama, prilagođenih suživotu na određenom teritoriju. Pojam "biocenoza" jedan je od najvažnijih u ekologiji, jer iz njega proizlazi da živa bića tvore složene organizirani sustavi izvan koje ne mogu održivo postojati. Glavna funkcija zajednice je osigurati ravnotežu u ekosustavu na temelju zatvorenog ciklusa tvari.

Sastav biocenoza može uključivati tisuće vrsta različitih organizama. Ali nisu svi jednako značajni. Udaljavanje nekih od njih iz zajednice nema zamjetan učinak na njih, dok uklanjanje drugih dovodi do značajnih promjena.

Neke vrste biocenoza mogu biti predstavljene brojnim populacijama, dok su druge male. Razmjeri biocenotičkih skupina organizama vrlo su različiti - od zajednica jastučića lišajeva na deblima ili raspadajućem panju do naseljenosti čitavih krajolika: šuma, stepa, pustinja itd.

Organizacija života na biocenotičkoj razini podložna je hijerarhiji. S povećanjem razmjera zajednica povećava se njihova složenost i udio neizravnih, neizravnih odnosa među vrstama.

Prirodne zajednice živih bića imaju svoje zakonitosti funkcioniranja i razvoja, tj. su prirodni sustavi.

Dakle, budući da su, poput organizama, strukturne jedinice žive prirode, biocenoze se ipak formiraju i održavaju svoju stabilnost na temelju drugih načela. Oni su sustavi tzv vrsta okvira- bez posebnih središta upravljanja i koordinacije, a izgrađeni su i na brojnim i složenim unutarnjim vezama.

Najvažnije značajke sustava vezane uz neorganizmsku razinu organizacije života, npr. prema klasifikaciji njemačkog ekologa V. Tischler, su sljedeći:

Zajednice uvijek nastaju, sastoje se od gotovih dijelova (predstavnika raznih vrsta ili cijelih kompleksa vrsta) koji su prisutni u okolišu. Time se njihov nastanak razlikuje od nastanka zasebnog organizma, koji se događa postupnom diferencijacijom najjednostavnijeg početnog stanja.
Dijelovi zajednice su zamjenjivi. Dijelovi (organi) svakog organizma su jedinstveni.
Ako cijeli organizam održava stalnu koordinaciju, dosljednost aktivnosti njegovih organa, stanica i tkiva, tada nadorganizmski sustav postoji uglavnom zahvaljujući uravnoteženju suprotno usmjerenih sila.
Zajednice se temelje na kvantitativnoj regulaciji brojnosti nekih vrsta od strane drugih.
Maksimalne dimenzije organizma ograničene su njegovim unutarnjim nasljednim programom. Dimenzije supraorganizmskih sustava određene su vanjskim uzrocima.

Unutar fitocenoze svaka vrsta se ponaša relativno samostalno. Sa stajališta kontinuiteta, vrste se ne susreću zato što su se prilagodile jedna drugoj, već zato što su se prilagodile zajedničkom staništu. Svaka promjena uvjeta staništa uzrokuje promjene u sastavu zajednice.

Višeznačan, a pri proučavanju se izdvajaju različiti aspekti.

Vrste i prostorna struktura biocenoze

Postoje pojmovi "bogatstvo vrsta" i "raznolikost vrsta" biocenoza. Bogatstvo vrsta- zajednički skup vrsta zajednice, koji se izražava popisom predstavnika različitih skupina organizama. Raznolikost vrsta- pokazatelj koji odražava ne samo kvalitativni sastav biocenoze, već i kvantitativne odnose vrsta.

Postoje siromašne i vrstama bogate biocenoze. Sastav vrsta biocenoza, osim toga, ovisi o trajanju njihova postojanja, povijesti svake biocenoze. Mlade zajednice koje tek nastaju obično uključuju manji skup vrsta nego one davno uspostavljene, zrele. Biocenoze koje je stvorio čovjek (njive, vrtovi, voćnjaci) također su siromašnije vrstama od njima sličnih prirodnih sustava (šuma, stepa, livada). Jednoličnost i siromaštvo vrsta agrocenoza podupire se posebnim složenim sustavom agrotehničkih mjera.

Gotovo sve kopnene i većina vodenih biocenoza uključuju i biljke i životinje u svom sastavu. Što su jače razlike između dva susjedna biotopa, to su uvjeti na njihovim granicama heterogeniji i jači je granični učinak. populacija jedne ili druge skupine organizama u biocenozama jako ovisi o njihovoj veličini. Što su jedinke vrste manje, to je njihova brojnost u biotopima veća.

Skupine organizama različitih veličina žive u biocenozi na različitim razmjerima prostora i vremena. Na primjer, životni ciklusi jednostanični se može pojaviti unutar jednog sata, a životni ciklusi velikih biljaka i životinja protežu se desetljećima.

Naravno, u svim biocenozama brojčano prevladavaju najmanji oblici - bakterije i drugi mikroorganizmi. U svakoj zajednici moguće je izdvojiti skupinu glavnih, najbrojnijih vrsta u svakom veličinskom razredu, čiji su odnosi odlučujući za funkcioniranje biocenoze u cjelini. Vrste koje prevladavaju po brojnosti (produktivnosti) su dominatori zajednice. Dominanti dominiraju zajednicom i čine "jezgru vrste" svake biocenoze.

Na primjer, proučavajući pašnjak, utvrđeno je da najveću površinu na njemu zauzima biljka - plava trava, a među životinjama koje tamo pasu najviše su krave. To znači da među proizvođačima dominira modra trava, a među potrošačima krave.

U najbogatijim biocenozama gotovo sve vrste su malobrojne. U tropskim šumama rijetko se može naći nekoliko stabala iste vrste jedno pored drugog. U takvim zajednicama ne dolazi do izbijanja masovne reprodukcije pojedinih vrsta, biocenoze su vrlo stabilne.

Cjelokupnost svih tipova zajednice čini ga biološka raznolikost. Tipično, zajednica uključuje nekoliko glavnih vrsta s velikom brojnošću i mnoge rijetke vrste s malom brojnošću.

Bioraznolikost je odgovorna za ravnotežno stanje ekosustava, a time i za njegovu održivost. Zatvoreni ciklus hranjivih tvari (biogena) nastaje samo zahvaljujući biološkoj raznolikosti. Tvari koje jedni organizmi ne asimiliraju, asimiliraju drugi, pa je izlaz biogena iz ekosustava mali, a njihova stalna prisutnost osigurava ravnotežu ekosustava.

Ljudska aktivnost uvelike smanjuje raznolikost u prirodnim zajednicama, što zahtijeva predviđanje i predviđanje njezinih posljedica, kao i učinkovite mjere za održavanje prirodnih sustava.

Područje abiotičkog okoliša koje zauzima biocenoza naziva se biotop.

Prostornu strukturu kopnene biocenoze čini njen biljni dio - fitocenoza, raspored prizemne i podzemne biljne mase. Životinje su također pretežno ograničene na jedan ili drugi sloj vegetacije (slika 1).

Riža. 1. Raspodjela papkara po slojevima hranjenja (De la Fuente, 1972): 1 - žirafa; 2 - gerenuk antilopa; 3 - dik-dik antilopa; 4 - nosorog; 5 - slon; 6 - zebra; 7 - giu; 8 - Grantova gazela; 9 - antilopa bubal